1. Abaqus产品简介
达索SIMULIA Abaqus是一套功能强大的工程模拟有限元分析软件,其解决问题的范围从简单的线性分析到许多复杂的非线性问题,并为用户提供了广泛的功能,且使用非常简单。作为通用的模拟工具,Abaqus除了能解决大量结构问题,还可以模拟其它工程领域的许多问题。
Abaqus软件已成为全球最先进的大型通用非线性有限元分析软件,已得到全球工业界一致认可,并拥有全球最大的非线性力学用户群。除普通工业用户外,也在以高等院校、科研院所等为代表的高端用户中得到广泛的赞誉。
2. Abaqus软件主要功能
2.1 ABAQUS/Standard (隐式模块)
Abaqus/Standard是功能齐全的高级隐式非线性有限元软件的求解器,它能够求解广泛的线性和非线性问题,包括:线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析、机构运动分析等,可以同时处理几何、材料和接触非线性的组合非线性问题。
Abaqus/Standard拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型,它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为。它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库,超过500种单元类型。几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性,材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能力。
Abaqus/Standard的结构分析材料库提供了模拟金属、非金属、聚合物、岩土、复合材料等多种线性和非线复杂材料行为的材料模型。分析采用具有高数值稳定性、高精度和快速收敛的高度非线性问题求解技术。
为了进一步提高计算精度和分析效率,Abaqus/Standard提供了多种功能强大的加载步长自适应控制技术,自动确定分析曲屈、蠕变、热弹塑性和动力响应的加载步长。此外,Abaqus/Standard支持网格重划功能,用以纠正过度变形后产生的网格畸变,确保大变形分析的继续进行。
对非结构的场问题如包含对流、辐射、相变潜热等复杂边界条件的非线性传热问题的温度场;并具有模拟流-热-固、土壤渗流、声-结构、电-热、电-热-结构以及热-结构等多种耦合场的分析能力。
2.2 ABAQUS/Standard (隐式模块)
Abaqus/Explicit是功能齐全的高级显式非线性有限元软件的求解器,能够求解广泛的高度非线性动力学问题,包括:冲击、碰撞、水下爆炸等瞬态、高度大变形非线性分析等,具有极强的结构分析能力。可以同时处理几何、材料和接触非线性的组合非线性问题。采用自动时间步长控制技术,最小化用户输入。Abaqus/ Explicit拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型,它可以模拟绝大部分工程材料的线性和非线性行为。
Abaqus/Explicit功能特点
极高的软件可靠性
优秀的软件品质
高度灵活的开放式结构
无限的解题能力
2.3 ABAQUS/CFD (纯流体动力学求解器)
Abaqus/CFD基于混合剪短有限元法/有限体积法(FVM)和有限单元法(FEM),可以解决与层流和湍流相关的流体力学问题,不用通过第三方软件即可以在Abaqus/CAE里方便地实现Abaqus/Standard、Abaqus/Explicit与Abaqus/CFD的耦合,实现真正意义上的流固耦合或耦合传热。如:
内流场、外流场、瞬态流场和稳态流场
时间相关的流固耦合问题
不可压缩气动力学
生物流体力学
自然对流
电子产品散热
热交换器、排气歧管等等
2.4 ABAQUS/CAE (前后处理程序)
Abaqus/CAE是现代的、基于Windows风格的前后处理器,最大限度地降低操作工作量和培训成本。开放式、多功能的体系结构可将工程设计、工程分析、结果评估、用户化和交互图形界面集于一身,构成一个完整CAE集成环境。
2.5 并行计算
随着并行有限元分析的发展,Abaqus的并行计算日益成熟。Abaqus支持Threads和MPI两种模式的并行,Threads模式只能在SMP 系统上运行,而MPI模式则在SMP或者集群系统上都可以运行。两个求解器都具有高效的并行功能。
目前国内应用Abaqus的单位很多,当处理实际问题时,计算规模的增加非常快,1000万以上自由度的问题也并不鲜见,而20万左右自由度的问题在单机上进行计算时,要在合理的时间内得到一个分析结果已经非常困难,更不用说反复进行优化。这样单CPU的计算能力已经越来越难以满足实际计算的需求,因此我们需要采用多CPU并行计算来提高求解效率。
3. Abaqus软件特点
3.1 先进性
通过多年的创新和发展,Abaqus始终保持了产品的先进性和自身的独特性,并具有深远的可持续发展能力。目前,众多大的公司和研究机构都购买或租用了Abaqus,并把它作为解决实际工程中的非线性问题的首选;也有众多研究者利用Abaqus进行深入的理论和应用研究,并取得了大量的研究成果,这些成果很多发表在国际著名的学术刊物上,其引用率和检索率是其它同类软件所无法比拟的。
3.2 开放性
Abaqus软件的各个模块共同构成了一个独立的完整有机体系,他适用于所有当前主流的计算机和操作系统。Abaqus求解器也支持其他前后处理程序,如PATRAN、Hypermesh等;同时它和目前所有的CAD软件如CATIA, Ideas, Pre-Engineer, Solidworks, AutoCAD等都有良好的接口。
3.3 扩充性
Abaqus提供了以用户子程序为基础的二次开发工具,这为用户应用Abaqus这一良好的求解平台,开发自己的材料模型,用户单元和分析类型提供了最大的便利。不同于其他商用有限元软件,Abaqus利用Fortran, Visual C++等高级语言作为二次开发的程序语言,极大以方便了用户的学习和使用。
3.4 安全可靠性
提供优质可靠的分析软件是DS Simulia公司的一贯宗旨,为此公司做了大量的人力和物力的投资。公司专门开发了优秀的产品管理软件便于产品质量及可靠性的测试,负责质量检验的部门针对每一种新产品在不同的硬件平台上均要通过17000多道考题的测试,并且还经过某些重点用户的独立测试,公司对产品的检验过程直接受到用户的监督。